氯酸鉀-亞甲基藍體系催化光度法測定 干制水產(chǎn)品中甲醛

◎ 易靈紅，郭峰君，唐秋霞

（北海職業(yè)學(xué)院，廣西 北海 536000）

水產(chǎn)品中含有豐富的蛋白質(zhì)、維生素A、維生素D以及鈣、磷、鉀等礦物質(zhì)元素，備受消費者喜愛，但是水產(chǎn)品中含有一定量的甲醛。水產(chǎn)品中甲醛的來源主要有天然存在、人為添加和環(huán)境污染3個方面。水產(chǎn)品中天然存在的甲醛含量一般較低，但人為添加和環(huán)境污染會導(dǎo)致水產(chǎn)品的甲醛含量顯著上升，會嚴重影響人們的身體健康，有致癌和致畸作用。一直以來對水產(chǎn)品中甲醛含量的檢測是監(jiān)管部門日常抽檢的重要內(nèi)容，備受國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。

測定甲醛的方法較多，但催化動力學(xué)光度法具有儀器要求簡單、選擇性好、成本低等優(yōu)點，是發(fā)展非常快速的一種方法。目前，催化動力學(xué)光度法一般都使用溴酸鉀作為氧化劑，已有關(guān)于溴酸鉀氧化溴甲酚綠[1-3]、二甲酚橙[4-5]、甲基橙[6-10]、酸性鉻藍K[11]、山梨酸[12]、甲基紫[13]、鉻天青S[14]和苯胺藍[15]測定甲醛的報道，未見采用氯酸鉀作氧化劑氧化亞甲基藍褪色測定甲醛的報道。由反應(yīng)2KBrO3+Cl2=2KClO3+Br2可知，溴酸鉀的氧化性比氯酸鉀強。實驗研究發(fā)現(xiàn)，在硫酸介質(zhì)中，采用氯酸鉀作為氧化劑，空白體系與催化體系的吸光度差值ΔA更大，且反應(yīng)速度更容易控制。因此本文選用氯酸鉀作氧化劑，利用甲醛對氯酸鉀氧化亞甲基藍褪色的催化作用，建立了催化動力學(xué)光度法測定甲醛的方法，該方法可應(yīng)用于水產(chǎn)品蝦仁干和魷魚干中甲醛的直接測定。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蝦仁干、魷魚干購自北海市當(dāng)?shù)爻小?/p>

甲醛標(biāo)準(zhǔn)儲備液（1.0 mg·mL-1，廈門海標(biāo)科技有限公司）；甲醛標(biāo)準(zhǔn)工作液（10 μg·mL-1，臨用時由甲醛標(biāo)準(zhǔn)儲備液稀釋而成）；亞甲基藍儲備液 （1.00 g·L-1）；亞甲基藍工作液（0.05 g·L-1）；H2SO4溶液（3.0 mol·L-1）；KClO3溶液（0.5 mol·L-1）。

實驗所用試劑除甲醛為標(biāo)準(zhǔn)品外，其余試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

UV-1800PC-DS2型紫外可見分光光度計（上海美譜達儀器有限公司）；HWS-12電熱恒溫水浴鍋（上海齊欣科學(xué)儀器有限公司）；FW100高速萬能粉碎機（天津市泰斯特儀器有限公司）。

1.3 樣品前處理

先將蝦仁干、魷魚干樣品用粉碎機搗碎，混合均勻后稱取10.0 g樣品于圓底燒瓶中，加入30 mL H2O，浸泡30 min后，加入10%的H3PO4溶液10 mL，加幾粒玻璃珠，進行水蒸氣蒸餾，接收瓶置于冰浴中，收集蒸餾液約90 mL，轉(zhuǎn)入100 mL容量瓶中定容后進行測定。

1.4 實驗方法

在一系列25 mL玻璃具塞比色管中，依次加入 0.05 g·L-1亞甲基藍工作液3.00 mL，3.0 mol·L-1H2SO4溶 液5.00 mL，10 μg·mL-1甲 醛標(biāo)準(zhǔn) 工 作液 一 定量（空白不加），用水稀釋至20 mL，搖勻，再加入 0.5 mol·L-1KClO3溶液4.50 mL，用水定容，充分搖勻。將比色管置于60 ℃恒溫水浴鍋中加熱反應(yīng)15 min，取出流水冷卻5 min以終止反應(yīng)。以水為參比，用 1 cm石英比色皿在667 nm處分別測定空白溶液的吸光度A0和含甲醛溶液的吸光度A，并計算ΔA的值（ΔA=A0-A），以ΔA對甲醛濃度制作工作曲線，測定并計算待測樣品中甲醛含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 吸收光譜

按照1.4實驗方法，配制3種不同反應(yīng)體系溶液，在光譜掃描界面設(shè)置波長為560～800 nm，以水為參比進行吸光度測定，所得吸收光譜曲線如圖1所示。

圖1 亞甲基藍吸收光譜圖

在H2SO4介質(zhì)中，KClO3可以輕微氧化亞甲基藍使其褪色，亞甲基藍在667 nm和744 nm處吸光度均有所降低，但氧化作用不明顯。加入甲醛后，KClO3對亞甲基藍的氧化作用明顯增強，吸光度顯著降低，表明甲醛對KClO3氧化亞甲基藍有顯著的催化作用。由于3種反應(yīng)體系溶液的最大吸收波長均為667 nm，因此實驗選擇667 nm作為測定波長。

2.2 H2SO4用量

本實驗考察了HCl和H2SO4作酸性介質(zhì)對反應(yīng)體系ΔA值的影響。結(jié)果表明，在H2SO4介質(zhì)中，ΔA值較大。因此，選擇H2SO4作為酸性介質(zhì)。此外，還考察了不同體積的H2SO4溶液用量（1.00～7.00 mL）對ΔA值的影響。結(jié)果表明隨著H2SO4用量的增加，空白體系和甲醛催化體系溶液的吸光度均不斷減小，但甲醛催化體系反應(yīng)較快，ΔA值不斷增加。當(dāng)加入H2SO4溶液5.00 mL時，ΔA最大，繼續(xù)增加H2SO4用量，ΔA變化不大，趨于穩(wěn)定。因此選擇H2SO4用量為5.00 mL。

2.3 亞甲基藍用量

在反應(yīng)體系中，亞甲基藍既是吸光物質(zhì)也是還原劑，亞甲基藍用量的選擇以有較大的ΔA值且反應(yīng)體系溶液吸光度值在0.2～0.8為依據(jù)。本文考察了2.00～4.00 mL亞甲基藍溶液對ΔA值的影響。結(jié)果表明，隨著亞甲基藍溶液用量的增加，空白體系和甲醛催化體系溶液的吸光度均不斷增大，且ΔA值不斷增大。當(dāng)亞甲基藍溶液用量大于3.50 mL時，空白溶液吸光度值大于0.8，偏離朗伯比爾定律。因此，選擇亞甲基藍溶液用量為3.00 mL。

2.4 KClO3用量

本實驗考察了不同體積KClO3溶液（2.50～5.50 mL） 對ΔA值的影響。由于KClO3氧化亞甲基藍溶液褪色，需在甲醛催化條件下才能進行，因此隨著KClO3溶液用量增加，空白體系吸光度值變化不大，但甲醛催化體系吸光度值不斷減小，ΔA值隨著KClO3溶液用量增加而不斷增大。當(dāng)KClO3溶液用量為4.50 mL 時，ΔA值最大，繼續(xù)增加KClO3溶液用量，ΔA值趨于穩(wěn)定。因此，選擇KClO3溶液用量為4.50 mL。

2.5 反應(yīng)溫度的影響

溫度對催化動力學(xué)光度法的反應(yīng)速度起重要作用，對溫度的考察應(yīng)以得到較大的ΔA值且反應(yīng)易于控制為依據(jù)。本文考察了不同反應(yīng)溫度（40～75 ℃）對ΔA值的影響。結(jié)果表明，當(dāng)溫度從40 ℃增加至 60 ℃時，反應(yīng)速度不斷加快，ΔA值不斷增加；當(dāng)溫度為60～65 ℃時，ΔA值達到最大；當(dāng)溫度高于 65 ℃時，催化體系反應(yīng)速度趨于穩(wěn)定，但空白體系反應(yīng)速度還在繼續(xù)增加，ΔA值反而減小。因此，選擇反應(yīng)溫度為60 ℃。

2.6 反應(yīng)時間的影響

在催化動力學(xué)光度法中，催化劑甲醛的濃度對氧化反應(yīng)速度有決定作用。甲醛濃度在不同的范圍，所需加熱反應(yīng)時間不同[16]。本實驗以得到較大ΔA值為依據(jù)，考察了甲醛濃度為0.2～1.4 μg·mL-1時，加熱反應(yīng)時間對ΔA值的影響。結(jié)果表明，隨著加熱反應(yīng)時間的增加，ΔA值不斷增大。當(dāng)加熱反應(yīng)時間為15 min時，ΔA值最大，繼續(xù)延長加熱反應(yīng)時間，ΔA值趨于穩(wěn)定。因此，選擇加熱反應(yīng)時間為15 min。

2.7 共存物干擾實驗

本文考察了部分有機化合物和常見離子對反應(yīng)體系中甲醛含量測定的影響。結(jié)果表明，當(dāng)相對誤差在±5%以內(nèi)，測定1.0 μg·mL-1甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液時，1 000倍的葡萄糖、蔗糖、甲醇、乙醇，500倍的K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Zn2+，200倍 的Cu2+、Al3+、NH4+，50倍的Cl-對反應(yīng)體系甲醛含量的測定均沒有干擾。Fe3+對測定有干擾，測定前應(yīng)予以分離。

2.8 工作曲線和檢出限

按照1.4實驗方法，移取10 μg·mL-1甲醛標(biāo)準(zhǔn)工作液0 mL、0.50 mL、1.00 mL、1.50 mL、2.00 mL、2.50 mL、3.00 mL 和3.50 mL，配制成0～1.4 μg·mL-1的甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液，在667 nm處測定溶液的吸光度，以吸光度差值ΔA對甲醛質(zhì)量濃度繪制工作曲線，如圖2所示。甲醛質(zhì)量濃度在0～1.4 μg·mL-1時，與ΔA值呈良好的線性關(guān)系，線性回歸方程為ΔA=0.294 1c?0.002 5，相關(guān)系數(shù)R2為0.997 8，表觀摩爾吸光系數(shù)為8.9×103L·mol?1·cm?1。 對標(biāo)準(zhǔn)空白溶液測定11次，得到相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.10%，根據(jù)3倍空白溶液測定值的標(biāo)準(zhǔn)偏差與標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率的比值計算方法的檢出限（3σ/K），結(jié)果為0.11 μg·mL-1。

圖2 工作曲線圖

2.9 樣品測定

對樣品蒸餾液進行預(yù)測定，根據(jù)樣品蒸餾液中甲醛濃度的預(yù)測定結(jié)果，移取一定體積的樣品溶液，按1.4實驗方法進行測定，求得ΔA值，代入工作曲線，計算出樣品測定液中甲醛的濃度c，再按公式（1）計算待測樣品中甲醛含量。測定結(jié)果見表1。

表1 樣品中甲醛含量測定結(jié)果表（n=5）

式中：ρHCHO為待測樣品中甲醛含量，μg·g-1；c為 樣品測定液中甲醛的濃度，μg·mL-1；V樣液為移取樣品蒸餾液的體積，mL。

2.10 回收實驗

按1.4實驗方法，在比色管中加入一定量的前處理得到的樣品蒸餾液和甲醛標(biāo)準(zhǔn)工作液，空白不加，進行加標(biāo)回收實驗，實驗結(jié)果見表2。樣品加標(biāo)回收率在94.90%～101.85%，說明該方法可應(yīng)用于水產(chǎn)品蝦仁干和魷魚干中甲醛的測定，且結(jié)果準(zhǔn)確。

表2 加標(biāo)回收率實驗結(jié)果表（n=3）

3 結(jié)論

本文建立了一種采用氯酸鉀-亞甲基藍體系催化動力學(xué)光度法測定水產(chǎn)品中甲醛的方法，優(yōu)化后的最佳實驗條件為在25 mL比色管中，加入0.05 g·L-1亞甲基藍工作液3.00 mL，3.0 mol·L-1H2SO4溶液5.00 mL， 0.5 mol·L-1KClO3溶液4.50 mL，反應(yīng)溫度60 ℃，反應(yīng)時間15 min。在此實驗條件下，該方法的線性范圍為0～1.4 μg·mL-1，檢出限為0.11 μg·mL-1。該方法儀器要求低、選擇性好、結(jié)果準(zhǔn)確，是一種成本較低且簡單便捷的測定方法，可應(yīng)用于水產(chǎn)品蝦仁干和魷魚干中甲醛的測定。